JP2590298B2 - 表面に立体的導電回路を有する立体成形品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立体的な成形品の表面に立体的導電回路を正
確に形成するための方法に関し、電機・電子機器等の分
野で回路部品として使用される、表面に立体的導電回路
を有する立体成形品を効率良く製造する方法に関するも
のである。

〔従来の技術及びその課題〕

従来、立体的な成形品の表面に３次元回路を形成する
方法としては、たとえば金属との接着性の異なる２種の
材料を用いたSKW法、またはPCK法などがあるが、これら
の方法は二回の成形工程が必要な為、煩雑、不経済であ
るばかりでなく、２種の樹脂界面の密着性を良くする事
が困難で、高度な気密性を要求される電子部品等のパッ
ケージの場合には問題となっている。また、２樹脂間の
密着不良からその界面にメッキ工程中に浸透したメッキ
液が残存し、後に回路部金属の腐食を起こし、重大な支
障を起こすこともあり、成形条件の厳密な管理を要す
る。更にまた、この方法では形成できる回路の幅にも限
界があると同時に回路エッジの明瞭さに乏しく、回路の
精度や緻密さにも問題があった。

一方、１回の成形による立体成形品に平面状のマスク
を使用してその立体表面にアディティブ法又はサブトラ
クティブ法により立体回路を形成する方法もあるが、こ
の方法では成形品の凹部とマスクの間に間隙を有するた
め凹部の内底面や側面にマスクに描いた回路パターンが
正確に投影されないため、回路エッジの精度も悪く、凹
部の内底面が深い場合や内側面が照射光と平行に近い場
合はマスクの回路パターンを正確に転写することは不可
能であった。

また、フォトマスクとして、立体成形品に対して単に
密着性の良い形状とするのみでは、成形品における方向
の異なる表面各部に照射する光の入射角が異なるため露
光処理が不均一となりやはり問題となる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等はこれらの問題を解決し、２段成
形を行わず、通常の１回の成形で成形した立体形状の成
形品の表面にアディティブ法又はサブトラクティブ法を
用いて、正確な立体的回路パターンを形成する方法につ
いて鋭意検討した結果、本発明に到達し、精度の良い細
密回路の形成を可能ならしめたものである。

即ち本発明は、立体的な成形品表面にアディティブ法
またはサブトラクティブ法によって導電回路を形成する
に際し、その成形品と密接に嵌合する立体形状を有し、
光分散剤を配合した組成物から成り、透明又は少なくと
も半透明で、成形品に付与する回路パターンと同形のパ
ターンを有するフォトマスクをその成形品に嵌合し、こ
れを介して露光することにより、回路パターンを立体成
形品表面に転写することを特徴とする、表面に立体的導
電回路を有する立体成形品の製造方法である。

本発明はメッキ等により金属の接着が可能な材料で、
たとえば射出成形によって作られた３次元形状の基板も
しくは部品表面に、その材料に適した方法によって予め
金属膜を形成し、これに電着塗装等によって光反応性エ
ッチングレジストを塗布し、又一方その立体的成形品表
面に正確に嵌合し（例えばオス形の）、光分散剤性を有
する材料から成る３次元形状の回路パターン露光用フォ
トマスクを介して、回路パターンを露光し、従来のセミ
アディティブ法またはサブトラクティブ法で立体成形品
に回路を転写し形成する事を特徴とする３次元立体成形
回路を製造する方法である。この方法によって成形品に
転写した回路パターン部とパターン以外の部分は露光の
有無によりエッチングレジストの感応が異なり、露光し
た反応部と区別され、また露光部は均一に照射を受ける
ので後処理によりパターン部分のみに金属膜を残すこと
が可能となり、成形品へ導電回路が形成される。

ここで用いる立体成形品の材質はメッキ、スパッタリ
ング、その他の手法で強固な金属膜を接着しうる材料で
あれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れにてもよい
が、かかる成形部品が後にハンダ付加工等の苛酷な処理
を受けることを考慮すると耐熱性が高く、且つ機械的強
度の優れたものが好ましく、又多量生産の点では熱可塑
性樹脂が好ましい。その例を挙げれば、芳香族ポリエス
テル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリサルホン、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリアリレート
等が好ましいが、これらに限定されるものではない。

次に本発明で用いるフォトマスクの形状は目的の成形
品と少なくとも回路形成部分が密接に嵌合し、接合する
形状のものであり、たとえば射出成形品においてその成
形に使用される金型のキャビティと同じ立体的形状の型
が好ましい。

かかる形状は射出成形、真空成形、圧縮成形、注型そ
の他従来公知の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の成形法を
用いて成形すればよく、又切削加工により成形してもよ
い。

次に本発明のフォトマスクを形成するための材料は照
射露光が透過することが必要であり、その点では透明の
材料が好ましく、少なくとも半透明の材料でなければな
らない。

かかる見地からフォトマスクに用いる基体としてはシ
リコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチ
レン系樹脂等があげられるが、透明性があればこれに限
定する必要はない。又、ガラスを使用することも出来
る。

次に本発明のフォトマスクを形成する材料は照射光が
立体表面の各部へ均一に分散することが好ましく、この
目的のためにフォトマスク材料には光分散剤を適量配合
するのが好ましい。かかる目的でフォトマスク材料に配
合する光分散材としては、一般に無機質の微粒子が用い
られ、例えばアルミニウムの如き金属の微粒子、屈折率
の大きいマイカ、ガラス粉末、ガラスビーズ、ガラスフ
レーク、ガラス短繊維等であり、これらの無機質微粒子
はその表面に金属皮膜を付与し光輝化したものであれば
一層好ましい。かかる光分散剤の添加は過大になると透
明性を阻害するので、その物質にもよるがフォトマスク
基体に対し多くとも10重量％以下一般には５重量％以下
である。かかる光分散剤の配合は外部より照射された光
を反射または屈折して何れの方向へも分散する作用を有
し、フォトマスクのあらゆる角度の面を均一に露光する
のに有効である。

次にフォトマスクはその表面に回路パターンを形成
し、これと嵌合する成形品への露光をその部分のみ正確
に遮断（又は透過）し、区別する必要がある。このため
フォトマスクへ回路パターンを形成する方法としては、
従来のアディティブ法またはサブトラクティブ法に準じ
例えば次の如き方法により実施される。

乳剤を使用する方法 この方法は、従来のポリエステルフィルムやガラスな
どのフォトマスクに使用されている写真用乳剤を用い、
これを立体形状のフォトマスクに塗布、噴霧、または静
電塗装などによって表面を被覆し、乾燥した後、形成し
ようとする回路パターンをレーザー光線、高圧水銀ラン
プのｇ線、ｈ線、ｉ線などによって直接描画する。その
後に現像処理する事によって立体形状のフォトマスク表
面に回路パターンを形成できる。

ドライメッキによる方法 金属マスクを使って、従来の真空蒸着、スパッタリン
グ、イオンプレーティングなどにより立体形状のフォト
マスク表面に回路パターンを形成する。この場合にはパ
ターン部分が光を透過しない程度の薄膜で良い。密着力
も余り必要としない。

注型、射出成形又は切削加工による方法 フォトマスク表面に回路パターンに対応する凹部を生
じるように注型、射出成形又は切削加工し、この凹部に
着色または蛍光物質を混合した樹脂またはガラスを流し
込んだ後、整面し、紫外線等の光を透過しない回路パタ
ーンを形成する。なお、このとき使用する樹脂組成物は
硬化前のエポキシ樹脂などでも良い。

以上の如くして作成したフォトマスクを立体成形品に
嵌合し、露光することにより、フォトマスク表面の回路
パターンは正確に立体成形品に転写され、その成形品の
表面を被覆している反応性エッチングレジストに感応し
て成形品に回路パターンに対応する陰陽の識別が形成さ
れ、これを常法により金属皮膜に転化すれば金属回路が
形成される。尚、回路パターンは陽画でも陰画でも、相
応の手法により回路部を金属化することは可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、どんな形状の立体成形品でもその表
面に３次元回路を正確に形成する事が出来、しかもこの
方法で製造された回路部品は２段成形で形作られたもの
と違い、２樹脂の界面が存在しないためこれに起因する
各種の障害がなく、また、比較的コストのかかる成形の
工程が一回で済むのでかなりのコストダウンが期待でき
る。

更に回路幅の精度に関して言えば、フォトマスクが被
露光物に完全に密着しているので細線で緻密な回路で
も、精度良く明瞭にパターンニング出来、入射光と平行
な側面まで、均一に露光することが出来る利点を有す
る。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものではない。

実施例１ 常温硬化性エポキシ樹脂にアルミニウム微粉末を0.01
重量％均一に混合し、図１に示す様な形に注型硬化させ
た。次にこの凹んだ部分（回路パターン形成用溝）２に
蛍光物質を混合した常温硬化性エポキシ樹脂を流し込み
回路パターンを形成したフォトマスクを作成した（図
２）。

一方、図３に示す回路形成用立体成形品４を、液晶ポ
リマー（「ベクトラ」商品名、ポリプラスチックス
（株）製）を主体とする金属密着性（メッキ性）樹脂組
成物を用いて射出成形し、これに所定の方法にて全面銅
メッキし、電着型フォトエッチングレジスト（「ゾンネ
EDUV601」商品名、関西ペイント（株）製）を塗装し
た。これに図２のフォトマスクを図４の様に密着嵌合さ
せ、紫外線を照射し、回路パターンを露光した。

次にフォトマスクをはずし、所定の方法にて回路パタ
ーンを現像処理し、回路以外のメッキ部分を露出させ
た。これを過硫酸ナトリウムに浸漬して、回路以外の部
分の銅を溶解除去し、更に水洗して付着薬剤を完全に除
去した。かくして、その立体的表面に金属性導電回路５
を正確に形成した成形品（図５）得た。

実施例２ アルミニウム微粉末0.05重量％を均一に混合したポリ
カーボネート製の円筒形の物体（これは回路形成成形品
に密接に嵌合する）を作り（図６）、この側表面にイオ
ンプレーティングによって金属クロムを蒸着した。次い
で、電着によってネガ型エッチングレジスト（「ゾンネ
EDUV376」商品名、関西ペイント（株）製）を塗装し、
乾燥後、この円筒状フォトマスクを図７（ａ）に示すよ
うに回転させながらレーザー光線をＡからＢまで走査
し、フォトマスク表面にらせん状の露光パターンを形成
した（図７（ｂ））。次に、所定の方法にて現像処理
し、回路パターンになる部分のみエッチングレジストを
残し、クロムを露出させた。これを10％塩酸溶液に浸漬
して露出しているクロムを溶解した。最後に所定のアル
カリ処理によってエッチングレジストを剥離し、これを
導電回路形成用フォトマスクとした。

次に、液晶ポリマー（「ベクトラ」商品名、ポリプラ
スチックス（株）製）を主体とする金属密着性（メッキ
性）樹脂組成物を用いて円筒状の成形品（図８）を射出
成形によって作り、この内側面に所定の方法によって全
面銅メッキを施し、更にポジ型フォトエッチングレジス
ト（「ゾンネEDUV601」商品名、関西ペイント（株）
製）を塗装した。これを乾燥後、前記のポリカーボネー
ト製立体筒フォトマスクと密着嵌合合させ、紫外線を照
射した（図９）。この際、露光効率を上げるため、鏡６
をフォトマスクの下に置いて、下からの反射光も利用し
た。次にフォトマスクをはずし、所定の方法にて現像処
理し、回路部以外のレジストを除去した後に、塩化第２
鉄溶液に浸漬して、露出した銅メッキを溶解した。最後
に３％水酸化ナトリウム溶液に浸漬して、回路部のエッ
チングレジストを除去した。こうして円筒状成形品の内
面にらせん状の導電回路を形成した成形品（図10）を得
た。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明に使用するフォトマスク形状（回路パター
ン形成前）の一例（実施例１）を示す。 図２は図１のフォトマスクに回路パターンを形成した形
状を示す。 図３は金属回路を形成するための立体成形品の形状を示
す。 図４は図３の立体成形品に図２のフォトマスクを嵌合し
た露光処理の形態を示す。 図５は図３の立体成形品の表面に金属回路を形成した成
形品を示す。 図６は本発明に使用するフォトマスク形状（回路パター
ン形成前）の別の一例（実施例２）を示す。 図７（ａ）、（ｂ）は図６のフォトマスクにらせん状回
路パターンを形成する状態、及びらせん状回路パターン
が付与されたフォトマスクを示す。 図８は金属回路を形成するための円筒状の立体成形品を
示す。 図９は図８の立体成形品に図７（ｂ）のフォトマスクを
嵌合した露光処理の形態を示す。 図10は図８の立体成形品の表面に金属回路を形成した成
形品を示す。 １……フォトマスク用成形品 ２……回路パターン形成用溝 ３……回路パターン ４……回路形成用立体成形品 ５……金属性導電回路 ６……鏡

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立体的な成形品表面にアディティブ法また
   はサブトラクティブ法によって導電回路を形成するに際
   し、その成形品と密接に嵌合する立体形状を有し、光分
   散剤を配合した組成物から成り、透明又は少なくとも半
   透明で、成形品に付与する回路パターンと同形のパター
   ンを有するフォトマスクをその成形品に嵌合し、これを
   介して露光することにより、回路パターンを立体成形品
   表面に転写することを特徴とする、表面に立体的導電回
   路を有する立体成形品の製造方法。
2. 【請求項２】光分散剤が無機質微粒子である請求項１記
   載の立体成形品の製造方法。
3. 【請求項３】光分散剤が金属粉末、マイカ粉末、ガラス
   粉、ガラスビーズ、ガラス短繊維、ガラスフレークより
   選ばれる１又は２以上の無機物微粉末、又はこれらの表
   面に金属被覆を施した鏡面光沢を有する微粒子である請
   求項１又は２記載の立体成形品の製造方法。
4. 【請求項４】フォトマスクを形成する基体がシリコーン
   系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボ
   ネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹
   脂又はガラスである請求項１〜３の何れか１項記載の立
   体成形品の製造方法。
5. 【請求項５】立体成形品が金属膜形成可能な熱可塑性樹
   脂又は熱硬化性樹脂から成る請求項１〜４の何れか１項
   記載の立体成形品の製造方法。